鑄造有機粘結劑和無機粘結劑是砂型（芯）粘結體系中兩個重要種類。究其技術來源，均發展于20世紀50～60年代的歐美國家，CO2氣硬水玻璃砂還要出現的更早。對新型粘結劑體系硬化機理探求和現有產品應用性能提高成為沒有停止的工作，特別是無機粘結劑能否具備有機粘結劑在型砂上的使用性能，無機粘結劑的突破變成了永恒的期待。結合筆者近30年從事造型材料研究過程中的體會，下面介紹了有關對有機/無機粘結劑這兩大粘結體系優缺點一些淺顯的認識，與業界同仁共享。
　　有機/無機粘結劑的優缺點
　　1．有機粘結劑
　　（1）優點
　　在化學中，結構決定了物質的性質。有機粘結劑中都包含一個元素-碳，碳可以彼此連接在一起形成聚合物。在鑄造中有機粘結劑賦予了砂型/芯很多優點。
　　1）良好的砂型（芯）強度。
　　2）高的生產效率。
　　3）好的鑄件表面質量和尺寸精度。
　　4）優秀的落砂性能。
　　5）較好舊砂回用比例。
　　（2）缺點
　　當然，由于其材料本身為有機物，也存在一些如下缺點。
　　1）原材料來源于石油制品或農業化學品。
　　2）產品價格高，并持續高漲。
　　3）造型、制芯時，VOC值高，危害操作者健康。
　　4）澆注過程中，產生大量有害氣體，污染環境。
　　2．無機粘結劑
　　（1）優點
　　無機粘結劑組成元素是鈉、鉀、鎂、鈣、鋁、硅和磷，其化合物一般為硅酸鹽、磷酸鹽和鋁酸鹽。無機粘結劑通常通過脫水將砂型芯粘接在一起，但這依靠水分的蒸發速度。由于其這種特性，具有下列一些優點。
　　1）無機粘結劑來源廣泛，原材料便宜。
　　2）無機粘結劑沒有溶劑揮發問題。
　　3）無機粘結劑在鑄件澆注時，沒有有害氣體產生。
　　（2）缺點
　　水基無機粘結劑一般固化速度都很慢，與水分遷移速度有關。無機粘結劑能與硅砂發生反應形成低熔點物。這些都使得無機粘結劑在型砂上表現出如下不足。
　　1）硬化速度慢與型砂強度低。
　　2）使用性能與環境中潮氣和濕度十分敏感。
　　3）潰砂性差。
　　4）舊砂回用率低。
　　有機/無機粘結劑在我國的應用現狀
　　鑄造用粘結劑的選擇決定了鑄件的生產工藝。粘結劑類型的選擇十分重要，它不僅決定了生產車間的規模布置、工裝模具、造型制芯設備、舊砂再生設備和清理設備等固定資產的投入多少。還確定了生產工藝、生產成本、管理方式、工人熟練程度和產品的市場地位等諸多因素。粘結劑類型選擇與鑄件種類、以往習慣和經驗、當地原材料價格和來源有著密切的關系。粘結劑類型選擇，一般還重點關注這種粘結劑的在未來時間里其技術的可行性，經濟的可行性，環保的可行性和節能降耗與回用的可行性。
　　目前我國可以生產各種類型自硬砂用粘結劑，技術水平高，全部國產化。單件小批量鑄鐵件生產，使用呋喃樹脂砂生產是較為理想工藝，已是不爭的事實。盡管最近幾年呋喃樹脂價格高漲，但比較其他種類自硬樹脂砂成本，呋喃樹脂砂還是最低。因此在我國呋喃樹脂在未來相當長時期，仍然是鑄鐵樹脂砂工藝的首選。鑄鋼件生產中，使用堿性酚醛樹脂，無氮呋喃樹脂，特別是抗熱裂呋喃樹脂，酯硬化水玻璃砂成為目前鑄造界的共識。研制開發舊砂再生率高的堿性酚醛樹脂和酯硬化水玻璃以及再生設備是突破鑄鋼用自硬砂應用的關鍵。
　　當然還不能忘記，CO2硬化水玻璃在鑄鋼件的應用和提高。在砂型（芯）鑄造有色鑄件的生產中，還沒有性能完好的粘結劑體系。目前大部分材料為有機樹脂，僅是借鑒鑄鐵用粘結劑，降低其高溫強度等指標衍生而來的。可選擇的有高氮呋喃樹脂、堿性酚醛樹脂、PEP-SET等作為砂型芯粘結劑。近幾年，由德國公司提出的熱空氣硬化的熱芯盒（或溫芯盒）無機粘結劑產品已經面市，粘結劑加入量僅為2.0%左右，砂芯強度足以制造汽車鋁鑄件用I級、II級砂芯。這無疑為無機粘結劑發展進步燃起新的希望。然而，目前該粘結劑是型內加熱硬化，用于單件小批量鑄件的砂型芯制造還不具備可操作的可能性。有機和無機粘結劑自硬砂技術性能對比見附表，酯硬化水玻璃舊砂再生及設備見圖1。

圖1 酯硬化水玻璃再生設備

　　無機粘結劑發展與挑戰
　　有機粘結劑在我國已經有三十多年應用歷史了，隨時國產化的進程完成和產品不斷創新，目前全部有機粘結劑的產品國內鑄造材料企業均可提供。自硬呋喃樹脂已經達到國際先進水平，且是產品和技術的主要輸出國。酯硬化酚醛樹脂技術水平大幅度提高，固化劑種類齊全。PEP-SET使用性能與歐美相比，技術水平的差距正在縮小。技術發展方向強調使用性能的提高和完善，更加關注環保的技術指標。
　　以酯硬化水玻璃為代表的無機粘結劑，近些年成為研究開發和應用的熱點，技術水平與歐美國家相比毫不遜色，技術發展方向強調粘結劑改性和減少水玻璃的加入量。但是酯硬化水玻璃應用中還存在一些問題需要解決，如舊砂回用率不高，多余廢砂的處理問題，水玻璃加入量增高后，落砂困難問題，以及酯硬化水玻璃砂鑄件表面質量不如樹脂砂鑄件表面質量等。目前，CO2氣硬水玻璃砂仍是鑄鋼件粘結劑用量最大的工藝，每年水玻璃消耗超過50萬t。水玻璃加入量一般為8%（占砂重）。無機粘結劑技術水平面臨著發展和挑戰。
　　總的說來，無機粘結劑體系還是以硅酸鹽發展為主線，輔以有機物和無機鹽對其進行改性的思路。
　　無機粘結劑改性的途徑：無機粘結劑的組成應包括硅酸鹽、磷酸鹽、硼砂和添加劑，在強度、潰散性、抗濕性，以及提高粘結劑覆膜性能方面加以改性。未改性水玻璃和改性水玻璃砂的形態有很大的不同，見圖2、圖3。

圖2 未改性水玻璃砂表面狀態

圖3 改性水玻璃砂表面狀態

　　結語
　　縱觀鑄造用粘結劑和工藝的發展，除20世紀６０年代謝明師等人發明的合酯油粘結劑外，現在國內普遍使用的鑄造用粘結劑，無論是發明和技術全部是舶來品。隨著中國繼續保持全球鑄件第一大生產國的地位和由鑄造大國向鑄造強國邁進的征途中，下一個鑄造用新型粘結材料和造型、制芯工藝能否在中國誕生？
　　在中國，來自市場的要求，更多關注的是粘結劑的使用性能，特別是強度。表象價格因素也是重中之重。現有的有機粘結劑如何改善其環保性能，并繼續尋找環境友好型、安全型、可再生利用和節能降耗的粘結劑，也應成為粘結劑制造商關注的因素。還有“無機粘結劑的突破和